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우리와 가장 가까운 곳에서 마주하는 기술, 스마트텍스트로닉스
2021.09.01

우리와 가장 가까운 곳에서 마주하는 기술

스마트텍스트로닉스

한국생산기술연구원 스마트텍스트로닉스센터 임대영 센터장


우리가 매일 사용하는 스마트폰, 스마트 TV 등의 스마트 기기들은 일상 속에서 떼려야 뗄 수 없는 존재이다. 손에 들고 다니던 디바이스는 시계와 같은 액세서리 형태로 변했고, 침대나 의자 같은 가구에도 활용되고 있다. 이는 우리의 편의, 맞춤에 따라 기술의 발달이 가속화되는 것임을 알 수 있다. 이제 옷을 입는 것만으로 스마트함을 느낄 수 있는 시대가 머지않았다. 그리고 이 중심에는 한국생산기술연구원 스마트텍스트로닉스센터가 있다. 스마트텍스트로닉스센터 임대영 센터장을 만나 이야기를 나눴다.



한국생산기술연구원 스마트텍스트로닉스센터 임대영 센터장. ⓒ한국생산기술연구원



지능형 전자섬유를 기반으로 한 스마트텍스트로닉스


섬유(Textiles)와 전자(Electronics)의 합성어인 ‘스마트텍스트로닉스’는 섬유에 전자기기를 더한 것으로 입거나 착용할 수 있는 스마트 섬유 제품을 말한다. 예를 들면 몸을 따뜻하게 해주는 난로, 주변을 밝혀주는 조명 등이 섬유에 적용된 것이다.


2017년 개소한 스마트텍스트로닉스센터에서는 지능형 전자섬유를 기반으로 전자섬유 소자가 집적된 스마트텍스트로닉스 제품 개발을 추진하고 있다.



한국생산기술연구원 스마트텍스트로닉스센터 임대영 센터장. ⓒ한국생산기술연구원



“스마트텍스트로닉스센터에서는 크게 3가지 제품 분야의 연구를 추진하고 있습니다. 첫 번째는 입는 옷에 스마트 섬유 소자를 집적한 ‘스마트웨어’, 두 번째는 온도조절 및 건강 정보를 활용하는 ‘스마트 홈·가구·인테리어’, 세 번째는 개인의 건강관리를 위한 ‘헬스케어’ 분야입니다. 여기에 디자인, 소프트웨어, ICT, 서비스 등을 융합한 제품 개발에 중점을 두고 있습니다.”


기존의 스마트 섬유 제품은 의류나 가구에 디바이스가 빌트인(Built-in) 된 제품으로, 새로운 연결 수단을 통해 옷 또는 가구에 붙여서 사용했다. 스마트텍스트로닉스센터에서 개발한 스마트 섬유 제품은 디바이스가 섬유에 집적되어 옷을 입거나 침대에 누웠을 때 이질감이 느껴지지 않을 정도이다. 즉 부드러운 섬유에 딱딱한 디바이스를 붙이는 게 아닌, 유연한 섬유 센서 및 소자를 전도사를 활용해 디바이스와 결합하여 본래의 역할을 다하면서 부드럽고 유연한 스마트 기기의 특성을 갖는다.



스마스텍스트로닉스센터에서 사용하는 자수기 ‘Technical embroidery machine’. ⓒ한국생산기술연구원



제직·편직 기술 개발로 전자섬유 원단을 만들다


스마트텍스트로닉스 제품을 만들 때 가장 기본은 스마트텍스트로닉스 소재를 개발하고, 이를 활용한 제품 제조(봉제 등) 과정이다. 하지만 스마트텍스트로닉스센터에서는 이 두 과정 사이에 필요한 원단에 ‘센싱’ 기능을 도입할 수 있는 제직·편직 기술에 난제가 존재했다.


스마트텍스트로닉스센터가 개소한 지 약 5년이 지난 지금, 임대영 센터장은 스마트텍스트로닉스 원단을 만드는 기술 중 특히 편직 기술 분야에서 상당한 진보가 이루어졌다고 전했다.


“근전도, 심박수 등을 측정할 수 있는 섬유전극을 컴퓨터로 설계(2D, 3D)하고, 전도성 섬유사로 편직하여 제조할 수 있는 기술을 확보하였습니다. 이를 이용해 제품을 만들고, 그 제품에 대한 성능 및 사용성 평가까지 진행하고 있습니다.”


스마트텍스트로닉스 제품에서 가장 큰 이슈는 ‘세탁’이다. 특히 스마트웨어 분야는 의류 특성상 자주 갈아입고 청결을 위해 세탁을 해야 하기에 절대 떼어놓을 수 없는 부분이다. 임대영 센터장은 이와 관련해 2단계 솔루션을 제시했으며, 연구를 진행하고 있다.


“1단계는 제·편직물에 전자디바이스가 결합되어 있지만 사용 후에는 분리가 가능한 구조의 제품을 만들어서 시장에 내놓는 것이고요. 2단계는 전자디바이스가 제·편직물에 집적하여 분리하지 않아도 되는 제품을 개발하는 것입니다. 만약 이 기술들이 완벽히 구현되면 세탁으로 인한 디바이스의 성능 저하와 같은 문제가 발생하지 않을 것이라 예상합니다. 저희는 오랫동안 스마트텍스트로닉스에 대해 연구한 만큼 이 문제는 곧 해결할 수 있을 것으로 생각합니다.”



스마트텍스트로닉스센터에서 사용하고 있는 횡편기 ‘플리닛팅기(Flat Knitting machine)’. ⓒ한국생산기술연구원



선진 레벨을 향한 끊임없는 연구


현재 스마트텍스트로닉스센터 내에 구축된 장비의 50% 이상은 독일을 비롯한 유럽 국가들의 장비이다. 우리나라에서는 스마트텍스트로닉스에 대한 연구를 비교적 빨리 시작했지만, 제품화가 늦어지고 있다. 그 이유는 바로 제품을 만드는 장비의 부재가 컸기 때문. 한국생산기술연구원은 스마트텍스트로닉스와 관련해 선진 기술을 보유한 곳을 검토했으며, 가장 앞선 기술력을 가진 독일 아헨공대 섬유연구소(ITA)와 협력 네트워크를 구축했다. 이를 바탕으로 부족했던 제품 생산 시스템, 기계 장비 등을 도입했으며, 2017년부터 본격적으로 심층적인 연구개발을 진행하고 있다.


임대영 센터장은 앞으로도 생산 시스템과 기계 장비 부분이 국산화되기 위해선 많은 시간이 필요할 것이라고 예상했다. 다만 “중요한 것은 수입한 장비를 활용해 좋은 제품을 만드는 기술이 누가의 것이냐”라며 “우리나라는 장비 기술 부분은 뒤처지더라도 완제품을 제작하는 생산 기술은 빠르게 발전하고 있는 편”이라고 전했다. 머지않아 우리나라의 스마트텍스트로닉스 생산 기술은 선진 레벨에 도달할 것으로 기대된다.



전자섬유 트위스팅 장비(Electronic Yarn Twisting Machine)를 이용해 전기가 통하는 합연사를 만드는 연구원. ⓒ한국생산기술연구원



소비자 맞춤형으로 우리의 일상에 스며들다


이제는 맞춤형 시대이다. 자신의 건강을 관리하기 위해 헬스케어용 스마트텍스트로닉스 제품을 구매해 사용하기 시작할 것이고, 개인 활동을 지속적으로 모니터링하기 위해 스마트웨어를 찾게 될 것이다. 스마트텍스트로닉스 분야에 대한 소비자들의 욕구가 있다면 발전 가능성은 무궁무진하다. 즉 레깅스 같이 운동복과 일상복의 경계를 허문 가벼운 스포츠웨어인 애슬레저 제품과, 몸이 불편한 사람들이 반드시 착용해야 하는 언더웨어 제품 등에 전자섬유를 사용할 수 있다면 그 적용 범위는 무궁무진 할 것이다.


현재 섬유 패션 산업의 디지털 전환이 가속화되고 있다. 이에 따라 스마트텍스트로닉스센터는 완성된 제품을 만드는 브랜드 업체들과 스마트텍스트로닉스 제품을 만들어 새로운 시장 창출에 이바지하는 것이 목표이다.


‘입고 있는 옷이 덥고 추움에 따라 온도를 조절해 준다면’, ‘잠을 잘 때 침대가 나의 건강과 수면 상태를 체크해 준다면’이라며 한 번쯤 해본 상상. 이는 ‘스마트텍스트로닉스’ 연구와 더불어 머지않아 우리의 일상에 스며들 것이라 예상된다. 그리고 그 중심에는 한국생산기술연구원의 ‘스마트텍스트로닉스센터’가 있다.